[发明专利]一种PSS相位补偿环节时间常数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于非线性最小二乘拟合的电力系统稳定器（PSS）相位补偿环节时间常数的计算方法，属于网源协调技术领域。

背景技术

近年来，随着大规模电力系统的发展，以及快速励磁系统的广泛应用，导致系统阻尼不断降低，同时电网中出现负阻尼或弱阻尼低频振荡现象，低频振荡现象的主要特点是自发性、模式多样，其振荡频率通常在0.2～2.0Hz范围内，当电网中发生低频振荡时，会危害整个电网系统的安全稳定运行，限制联络线输送功率的能力，为了解决这一问题，只有增加各种振荡模式的阻尼，才有可能减少或削弱低频振荡，提高电网系统的安全稳定性，而发电机励磁系统中的电力系统稳定器（PSS）就是专门为增强低频振荡阻尼而设计的，尤其作为抑制发电机本机振荡和分区机群间振荡的主要手段，四种IEEE推荐的PSS模型如图1-4所示，PSS模型的传递函数主要由放大环节、惯性环节、隔直环节、多阶超前滞后环节构成，PSS参数整定试验的目的最重要的就是PSS放大倍数（即幅值校正）和超前滞后环节时间常数（也称为相位补偿时间常数）的整定。PSS相位补偿的要求为：在电力系统低频振荡频率0.2～2.0Hz的范围内，使发电机电磁转矩向量对应Δω轴在超前10°到滞后30°以内，而相位补偿时间常数设定的恰当与否，是决定PSS对于低频振荡是否具有最佳抑制功能的关键。

现有技术中PSS的相位补偿环节时间常数的整定方法，主要基于如下原理，假定已知补偿角为Φ，如果由两级传递函数为的超前环节进行补偿，每级补偿Φ/2，根据超前环节基本公式可计算得出从而确定补偿环节的时间常数，但是用上述方法得到的相位补偿环节时间常数，工程实际中，需要进行微调，而且微调通常是在经验值的基础上进行的，一般通过试凑的方法对需补偿的频率-相位点拟合，以达到相位补偿的要求，具有一定的盲目性、工作量大、效率低，很难兼顾到所有频率下的相位补偿要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中电力系统稳定器（PSS)的相位补偿环节时间常数整定方法存在的不足，提供的基于非线性最小二乘拟合的PSS相位补偿环节时间常数计算方法，原理明确、计算简单、补偿效果更好，且操作方便快捷，具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种PSS相位补偿环节时间常数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1），列出PSS应补偿的频率-相位二维采样数据点集合其中fi为频率，为相位；

步骤（2），根据PSS的相位补偿环节传递函数相频特性表达式，得出步骤（1）所述采样数据点集合的曲线拟合函数所述曲线拟合函数中含有若干个待定时间常数，所述若干个待定时间常数与PSS的相位补偿环节时间常数相一致；

步骤（3），编写非线性最小二乘法拟合程序，所述非线性最小二乘法拟合程序的输入包括采样数据点集合和曲线拟合函数所述非线性最小二乘法拟合程序的输出包括曲线拟合函数中含有的若干个待定时间常数；

步骤（4），将步骤（1）得到的采样数据点集合和步骤（2）得到的曲线拟合函数代入步骤（3）所述非线性最小二乘法拟合程序，运行非线性最小二乘法拟合程序，计算得到曲线拟合函数中含有的若干个待定时间常数的值，得到PSS的相位补偿环节时间常数，完成PSS的相位补偿环节时间常数的计算。

前述的一种PSS相位补偿环节时间常数计算方法，其特征在于，步骤（1）列出PSS应补偿的频率-相位二维采样数据点集合包括以下步骤：

1）测试发电机组的在线无补偿频率响应特性，得到无补偿频率特性扫频结果；

2）根据无补偿频率特性扫频结果，得出PSS应补偿的相位；

3）对PSS应补偿的相位进行采样取点，得到PSS应补偿的频率-相位二维采样数据点集合

前述的一种PSS相位补偿环节时间常数计算方法，其特征在于，步骤（3）所述非线性最小二乘拟合程序输出还包括在同一坐标系下显示采样数据点集合和曲线拟合函数所描绘的曲线，得出补偿效果。